曲 伟 (大庆油田第六采油厂地质大队,黑龙江大庆163000)

国内大多数油田经过几十年的开发都已进入高含水、高采出程度的 “双高”阶段,目前平均含水率已超过80%,原油产量呈明显的递减趋势,采收率约为29%[1],但油藏内仍有大约50%的可采储量,这些残留在地下的剩余石油储量对于增加可采储量和提高采收率是一个巨大的潜力。根据现有资料,剩余油饱和度确定方法[2]按专业划分主要有地质地震方法、油藏数值模拟方法、室内实验技术和工艺技术4大类方法,这些方法各有优缺点,研究时应根据油藏的具体地质特征和开采历史进行选择。

1 地质地震方法

1.1 开发地质学方法

开发地质学是研究剩余油形成与分布的基础和主要方法之一。该方法主要研究微构造、沉积微相、储层非均质性以及利用密闭取心资料计算剩余油饱和度,主要侧重于间接的、定性的和静态的研究。

1.2 层序地层学方法

高分辨率层序地层学研究的主要内容是划分、对比高频异旋回形成的等时沉积地层单元,层序划分是建立油层分布格架的基础。我国的油田多为陆相油藏,地层纵横向相变快[3],因而井间地层的准确对比及砂体时空分布一直是陆相储层研究的一大难题。常规的小层对比方法往往不能客观地反映地层的等时关系,因而对砂体及渗流屏障的时空分布研究影响很大。高分辨率层序地层学从成因地层学入手,可对井间地层进行较为准确的对比,因而是井间储层研究中分析渗流屏障及砂体时空分布的重要方法和手段。目前主要有2种研究途径,其一是关键界面的识别和对比,其二是高频基准面转换旋回分析。

1.3 地震技术

井间地震技术因其作业方式的特殊性而能够使获得的资料具有其他地震资料无法比拟的分辨力,是解决油藏特性描述、生产动态监测和确定剩余油分布等问题的理想方法。其作用主要体现在2个方面:

1)解决油藏特性描述问题过程中,井间地震资料可提供更为准确的储层形态和内部特性检测结果,帮助优化油藏模型,提高整个油藏描述的精度,从而提高油藏地质建模和数值模拟的精度,为修改开发方案和加密井布井设计提供可靠依据[4]。

2)油藏开采期间使用地震监测方法可以进行多次高精度重复测量,且保持处理过程的一致性,以便根据随时间变化的地震响应,确定增产措施对油藏的波及效果,为了解增产措施的纵向和横向波及范围、储层非均质性效应和剩余油分布提供重要信息。

2 油藏数值模拟方法

油藏数值模拟是进行油田开发设计、预测动态变化和进行机理研究的有效手段[5]。目前我国绝大多数油田均应用该方法进行剩余油分布的定量研究,实践证明,通过数值模拟技术确定的剩余油饱和度分布未完全体现研究人员所期望的实用价值。这是由于数值模拟技术从其模型本身来讲比较完善,但其研究精度在很大程度上取决于地质建模的精度。油藏地质模型是在油藏描述的基础上建立的,而油藏描述难以做到精确的程度[6]。因此,在应用数值模拟方法时必须充分考虑油藏的非均质性,真正实现精细地质建模与油藏模拟模型之间一体化,提高数值模拟的精度。

3 室内实验技术

室内模拟技术通常借助现代科技手段 (如核磁共振等)用实际岩心和原油在室内进行流动实验,该实验在模拟油层条件下测定或推断残余油饱和度。对流自吸试验、毛细管压力和动态相对渗透率实验也可以获得剩余油饱和度资料。但是,由于与油藏实际采收率等指标无法对应,因此,国外许多学者认为实验结果只能作为参考[7]。

3.1 微观渗流模拟

微观渗流模拟技术是通过微观物理模型 (光-化学刻蚀的仿真玻璃模型和真实砂岩微观模型)上的微观驱油实验来研究水驱油的微观驱油机理,实验过程的图像既可以通过图像分析系统录入计算机中对结果进行计算,又可以对实验过程进行全程录像然后进行动态分析。通过这些图像的定性分析和定量计算,可以详细了解水驱油及其他各种驱油方式在不同条件下的微观渗流机理、水驱剩余油特征及驱替效果,从而为油田注水开发和三次采油研究提供重要手段。

3.2 岩心分析

岩心分析技术是应用含油薄片确定剩余油饱和度的方法,是唯一能够直接测量油藏岩石参数和流体特性的方法,能够对取心井所在区域进行水淹程度和剩余油饱和度评价,为间接预测微观剩余油饱和度提供必要的参数[8]。该技术的关键是对检查井进行取心时应密闭、保压,即尽可能地保持岩心在地下的真实面貌[9]。虽然密闭取心作业中很难做到完全密闭,但岩心分析结果是极为重要的数据,用这些资料作出的剩余油饱和度剖面可以作为标定标准剖面,这是油田研究剩余油饱和度分布不可缺少的重要资料。

4 工艺技术

4.1 化学示踪剂法

井间 (化学)示踪剂测试技术在石油工业中的作用日趋重要[10]。用化学示踪剂测井技术测残余油饱和度应用的是色谱原理,在油藏实施EOR技术之前可以提供油藏区块、流线、分层、非均质性分布和剩余油饱和度等方面的资料。该技术始于20世纪60年代后期,1970年美国的Cooke首次提出用井间示踪剂试验测定井间残余油饱和度的方法[11]。1990年该技术首次在美国阿拉斯加州的普鲁德霍湾油田使用并取得了良好的效果[12]。随后,该技术发展很快,这主要是因为现在拥有了性能更好的示踪剂和测试结果解释技术。

4.2 测井技术

测井方法是目前现场进行剩余油饱和度测量的主要方法之一,旨在得到较为可靠的剩余油饱和度剖面,但是由于测量半径小,受射孔因素影响较大。根据井眼条件,在剩余油饱和度测量中有2种测井方法:

1)裸眼井测井 包括电阻率测井、核磁测井[13]、电磁波传播测井和介电常数测井。

2)套管井测井 包括脉冲中子俘获测井、碳氧比测井和重力测井。

裸眼井电阻率测井和套管井测井中的碳氧比测井是国内油田开发测井系列的主要测井项目。碳氧比测井自从20世纪70年代首次投入使用以来主要用于确定套管井生产期间流体的饱和度,重新设计完井措施和优化油藏动态[14]。在国内,为了克服井筒内流体对测量的影响,提高剩余油饱和度解释精度,胜利油田在碳氧比测井基础上首先开展了双源距碳氧比测井解释方法的研究,后来大庆、辽河、华北等油田也开展了双源距碳氧比测井解释方法的研究,均取得了良好的进展。

5 剩余油分布研究发展方向

5.1 一体化

剩余油的分布不仅受地层非均质因素影响,还受到驱油进程的影响,仅凭单一学科研究剩余油的形成与分布存在很大的局限性,因此必须应用多学科技术,尽可能多收集资料,进行仔细分析和解释。多学科综合一体化 (如勘探开发一体化、开发试验一体化等)研究,通常能够取得比较令人满意的结果而在石油勘探开发中被广泛应用,其主要作法是组建包含多学科人员的协作组,以 “高速”传递信息,加强各学科之间的交流,紧密配合,协同攻关。辽河油田在近几年的生产研究中运用一体化方法取得了良好效果,对油田稳油控水和持续高产稳产起到了非常重要的作用。

5.2 精细化

地质建模和数值模拟一体化研究将成为最有前景的技术。确定剩余油饱和度的核心是精度,所使用的预测方法、工程项目及费用均与精度直接相关。从经济上讲,通常高于5个饱和度单位的误差对于三次采油都可能不被接受,而数值模拟技术则能够实现全方位动态描述和预测油藏,提供油藏整体解决方案。

[1]孙焕泉.油藏动态模型和剩余油分布模式 [M].北京:石油工业出版,2002.

[2]魏斌,郑浚茂.高含水油田剩余油分布研究 [M].北京:地质出版社,2002.

[3]罗明高.开发地质学 [M].北京:石油工业出版社,1996.

[4]冉启佑.剩余油研究现状与发展趋势 [J].油气地质与采收率,2003,10(5):49～51.

[5]韩大匡,陈钦雷,闫存章.油藏数值模拟基础[M].北京:石油工业出版社,1991.293.

[6]李福垲.黑油和组分模型的应用[M].北京:科学出版社,1996.

[7]Tie H.Low-flood-rate residual saturations in carbonate rocks[J].SPE 10470-MS,2005.

[8]高博禹,彭仕宓,王建波.剩余油形成与分布的研究现状及发展趋势 [J].特种油气藏,2004,8(4):38～41.

[9]Mu rphy R P,Ow ensW W.The use of special coring andlogging p rocedu res for defining reservoir residual oil saturations[J].SPE 3793,1973.

[10]DuY,Guan L.In terwell tracer tests:lessons learn ted from pastfield studies[J].SPE 93140,2005.

[11]Joseph S T,Zhang Peixin.Effect ofmobile oil on residual oilsatu rationmeasurem ent by interwell tracingmethod[J].SPE64627,2000.

[12]Cockin A P,Malcolm L T,M cGuire P L,eta l.Design,implementation and simulation analysis of a single-w ellchem ical tracer test to m easure the residual oil saturation tohydrocarbonm iscible gas atprudhoe bay[J].SPE 48951,1998.

[13]Matteson A,Tomanic JP,H erron M M,et al.NM R relaxationof clay/brinem ixtures[J].SPE 66185,2000.

[14]Ramsin Y.Nuclearmagnetic resonance and carbon/oxygenlogging im prove determination of residual oil saturation:a casestudy from them inas field[J].SPE 54388,1999.